CPU 虛擬化著重於效能，只要有可能就會直接在處理器上執行。只要有可能就會使用基礎實體資源，且虛擬層僅在需要時才執行命令，使虛擬機器的運作就像直接在實體機器上執行一樣。
CPU 虛擬化與模擬不同。ESXi 不使用模擬來執行虛擬 CPU。採用模擬時，所有作業均由模擬器在軟體中執行。軟體模擬器允許程式在不同於最初編寫時所針對的電腦系統上執行。模擬器透過接受相同的資料或輸入並獲得相同的結果，來模擬或再現原始電腦的行為，從而實現模擬。模擬提供了可攜性，並在幾個不同平台上執行針對一個平台而設計的軟體。
CPU 資源過度認可時，ESXi 主機會在所有虛擬機器之間對實體處理器進行時間劃分，使每個虛擬機器在執行時就如同具有指定數目的虛擬處理器一樣。執行多個虛擬機器的 ESXi 主機會為各虛擬機器配置一定共用率的實體資源。如果使用預設資源配置設定，與同一主機關聯的所有虛擬機器都將在每個虛擬 CPU 上接收相同共用率的 CPU。這意味著為單一處理器虛擬機器指派的資源，只有雙處理器虛擬機器的一半。
